一、激光雷達基本構(gòu)成

　　激光雷達是利用激光信號進行測距的設(shè)備，其基本構(gòu)成包括激光器、掃描機構(gòu)、接收器、信號處理單元和數(shù)據(jù)輸出單元。

　　(1)激光器：激光雷達的核心部件，其輸出單色、相干、高能量、小發(fā)散角的激光束。常用的激光器包括氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等。

　　(2)掃描機構(gòu)：用于掃描激光束，其掃描方式分為機械掃描和電子掃描兩種。機械掃描采用旋轉(zhuǎn)反射鏡進行掃描，電子掃描基于若干個激光器和激光接收器構(gòu)成一個陣列，并通過逐個調(diào)節(jié)各個激光器和接收器來實現(xiàn)掃描。

　　(3)接收器：接收由目標反射回來的激光信號，并將其電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

　　(4)信號處理單元：對接收機接收到的信號進行濾波、放大、時域處理、頻域分析等處理，得到目標的距離、速度、角度等信息。

　　(5)數(shù)據(jù)輸出單元：將信號處理后的數(shù)據(jù)輸出給使用者，形式可以是數(shù)字信號、圖像數(shù)據(jù)、聲音信號等。

　　二、激光雷達按功能分類

　　1、激光測距雷達

　　激光測距雷達是通過對被測物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時間差來確定被測物體與測試點的距離。傳統(tǒng)上，激光雷達可用于工業(yè)的安全檢測領(lǐng)域，如科幻片中看到的激光墻，當有人闖入時，系統(tǒng)會立馬做出反應(yīng)，發(fā)出預(yù)警。另外，激光測距雷達在空間測繪領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。但隨著人工智能行業(yè)的興起，激光測距雷達已成為機器人體內(nèi)不可或缺的核心部件，配合SLAM技術(shù)使用，可幫助機器人進行實時定位導(dǎo)航，實現(xiàn)自主行走。思嵐科技研制的rplidar系列配合slamware模塊使用是目前服務(wù)機器人自主定位導(dǎo)航的典型代表其在25米測距半徑內(nèi)，可完成每秒上萬次的激光測距，并實現(xiàn)毫米級別的解析度。

　　2、激光測速雷達

　　激光測速雷達是對物體移動速度的測量，通過對被測物體進行兩次有特定時間間隔的激光測距，從而得到該被測物體的移動速度

　　激光雷達測速的方法主要有兩大類，一類是基于激光雷達測距原理實現(xiàn)，即以一定時間間隔連續(xù)測量目標距離，用兩次目標距離的差值除以時間間隔就可得知目標的速度值，速度的方向根據(jù)距離差值的正負就可以確定。這種方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量精度有限，只能用于反射激光較強的硬目標。

　　另一類測速方法是利用多普勒頻移。多普勒頻移是指目標與激光雷達之間存在相對速度時，接收回波信號的頻率與發(fā)射信號的頻率之間會產(chǎn)生一個頻率差，這個頻率差就是多普勒頻移

　　3、激光成像雷達

　　激光成像雷達可用于探測和跟蹤目標、獲得目標方位及速度信息等。它能夠完成普通雷達所不能完成的任務(wù)，如探測潛艇、水雷、隱藏的軍事目標等等。在軍事、航空航天、工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

　　三、激光雷達前景分析

　　激光雷達具有非常廣泛的應(yīng)用前景。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)自動駕駛：自動駕駛車輛是激光雷達的主要應(yīng)用場景之一。在自動駕駛車輛中，激光雷達可以實現(xiàn)精確的距離測量和三維重建，可以探測到障礙物、行人、車輛等，保障駕駛安全。

　　(2)夜視：激光雷達具有良好的穿透性和抗干擾性能，因此可以用于夜視系統(tǒng)。激光雷達可以通過霧、霧霾等天氣環(huán)境，可以識別遠距離的對象。

　　(3)測繪：激光雷達可以快速高效地獲取三維空間數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外建筑測繪、地形測繪、礦山測繪、海洋測繪等領(lǐng)域，具有重要的應(yīng)用價值和經(jīng)濟價值。

　　(4)安檢：激光雷達可以探測到物體的形狀、大小等特征信息，可以應(yīng)用于安檢場合，例如掃描行李、掃描人員等，可以提高安檢速度和安檢效率。

　　(5)機器人：激光雷達可以用于機器人上，實現(xiàn)環(huán)境感知和避障。機器人可以使用激光雷達獲取環(huán)境地圖、檢測障礙物、制定路徑等，實現(xiàn)自主導(dǎo)航。

　　因此，可以看出激光雷達在汽車、航天、工業(yè)、安檢、機器人等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，激光雷達的性能和應(yīng)用范圍將不斷擴展，未來有望成為一種重要的新興技術(shù)。